第五章第二节创新实验：铜与硝酸 教学设计 2025-2026学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章第二节创新实验：铜与硝酸教学设计2025-2026学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）教学内容本节课教学内容为人教版化学必修第二册第五章第二节“创新实验：铜与硝酸”。主要包括以下内容：铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，以及实验现象的观察和实验数据的记录与分析。通过实验探究铜与硝酸的反应，使学生掌握化学实验的基本操作和化学方程式的书写。核心素养目标培养学生科学探究能力，通过铜与硝酸的反应实验，提升学生的观察、分析、推理和实验操作技能。增强学生的科学思维，理解化学反应的本质，培养化学符号和方程式的应用能力。同时，培养学生严谨求实的科学态度和团队协作精神。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在进入高一化学课程之前，已经学习了基础的化学概念和原理，如化学反应、化学方程式、物质的性质等。此外，学生可能对金属与酸反应有一定的了解，但对于铜与硝酸反应这一特定实验，学生可能缺乏系统性的学习。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高一学生通常对化学实验充满好奇心，对创新实验尤其感兴趣。他们在学习上表现出较强的动手操作能力，但理论知识的掌握程度不一。学习风格上，部分学生偏好通过实验操作来学习，而另一部分学生可能更倾向于通过理论学习来理解化学现象。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在实验过程中可能会遇到的问题包括实验操作不当导致实验失败、对实验现象的观察和记录不够准确、对化学方程式的书写理解不深等。此外，学生可能对实验中产生的有毒气体二氧化氮的危害认识不足，需要加强对实验安全知识的讲解。教学资源准备1.教材：确保每位学生拥有人教版化学必修第二册教材。

2.辅助材料：准备与铜与硝酸反应相关的图片、图表和实验视频。

3.实验器材：准备铜片、浓硝酸、水、滴管、试管、酒精灯、集气瓶等实验器材，并确保其安全性和完好性。

4.教室布置：设置实验操作台，划分分组讨论区，确保实验安全有序进行。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。设计预习问题：围绕“铜与硝酸反应”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，如“硝酸为何能溶解铜？”“反应中产生的气体有何性质？”引导学生自主思考。

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解铜与硝酸反应的基本原理和实验步骤。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问，如“为什么铜片放入硝酸中会变红？”

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示硝酸和铜的图片，引出“铜与硝酸反应”课题，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解铜与硝酸反应的化学方程式、实验现象和原理，结合实际例子，如“铜片在硝酸中的溶解速度如何影响反应？”

组织课堂活动：设计小组实验操作，让学生通过实验观察铜与硝酸的反应过程，记录实验现象。

解答疑问：针对学生在实验中产生的疑问，如“为什么产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝？”进行及时解答和指导。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题，如“如何安全地进行铜与硝酸的反应实验？”

参与课堂活动：积极参与实验操作，观察并记录实验现象，如“铜片在硝酸中溶解时产生何种气体？”

提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：根据“铜与硝酸反应”课题，布置课后作业，如设计不同浓度的硝酸与铜反应的实验方案。

提供拓展资源：提供与“铜与硝酸反应”相关的拓展资源，如化学实验网站、相关书籍，供学生进一步学习。

反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导，如“你的实验设计合理吗？还有哪些可以改进的地方？”

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考，如“铜与其他酸的反应有何不同？”

反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议，如“我在实验中遇到了哪些困难？如何解决的？”知识点梳理第五章第二节创新实验：铜与硝酸

一、硝酸的性质

1.硝酸是一种强酸，具有腐蚀性和氧化性。

2.硝酸溶液呈酸性，能与金属、非金属等物质发生反应。

3.硝酸具有挥发性，能释放出有害气体。

二、铜与硝酸的反应

1.铜与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铜和水。

化学方程式：Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

2.铜与稀硝酸反应生成一氧化氮、硝酸铜和水。

化学方程式：3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

三、实验现象

1.铜片与浓硝酸反应时，溶液颜色由无色变为蓝色，铜片表面产生气泡，产生红棕色的二氧化氮气体。

2.铜片与稀硝酸反应时，溶液颜色由无色变为蓝色，铜片表面产生气泡，产生无色的一氧化氮气体。

四、实验操作与注意事项

1.实验前准备：检查实验器材的完整性和安全性，了解实验原理和步骤。

2.实验操作：

a.将铜片放入装有浓硝酸的试管中，观察溶液颜色变化和气体产生。

b.将铜片放入装有稀硝酸的试管中，观察溶液颜色变化和气体产生。

3.注意事项：

a.实验过程中佩戴防护眼镜和手套，防止酸液溅入眼睛或皮肤。

b.实验结束后，及时清理实验器材，避免污染环境。

五、实验数据分析与应用

1.观察实验现象，记录溶液颜色变化、气体产生情况。

2.根据实验现象，分析反应产物，验证化学方程式的正确性。

3.计算反应物的物质的量，分析反应物的转化率。

4.结合实验数据，探讨影响铜与硝酸反应的因素，如浓度、温度等。

六、拓展延伸

1.研究不同浓度的硝酸与铜反应的速率和产物。

2.探讨硝酸与其他金属（如锌、铁）的反应。

3.分析硝酸在化工生产中的应用，如制备硝酸铜、硝酸银等。

七、总结

本节课通过铜与硝酸的反应实验，使学生掌握以下知识点：

1.硝酸的性质及其与金属的反应。

2.实验操作技能，如观察、记录、分析等。

3.化学方程式的书写和验证。

4.实验数据的处理和分析能力。

5.化学实验的安全注意事项。典型例题讲解1.例题：计算25克铜与足量的浓硝酸反应后，生成多少克二氧化氮气体？

解答：根据化学方程式Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，铜与二氧化氮的摩尔比为1:2。首先计算铜的物质的量：n(Cu)=m(Cu)/M(Cu)=25g/63.55g/mol≈0.394mol。由于摩尔比为1:2，因此生成的二氧化氮的物质的量为：n(NO2)=2×n(Cu)=2×0.394mol≈0.788mol。二氧化氮的摩尔质量为46g/mol，所以生成的二氧化氮质量为：m(NO2)=n(NO2)×M(NO2)=0.788mol×46g/mol≈36.12g。

2.例题：在一定条件下，铜与稀硝酸反应，生成硝酸铜和一氧化氮气体。如果25克铜完全反应，求生成的一氧化氮气体的体积（标准状况下）。

解答：根据化学方程式3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，铜与一氧化氮的摩尔比为3:2。首先计算铜的物质的量：n(Cu)=m(Cu)/M(Cu)=25g/63.55g/mol≈0.394mol。由于摩尔比为3:2，因此生成的一氧化氮的物质的量为：n(NO)=(2/3)×n(Cu)≈(2/3)×0.394mol≈0.261mol。在标准状况下，1mol气体的体积为22.4L，所以生成的一氧化氮体积为：V(NO)=n(NO)×22.4L/mol≈0.261mol×22.4L/mol≈5.86L。

3.例题：25克铜与足量的稀硝酸反应，生成0.1摩尔硝酸铜。求反应中消耗的稀硝酸的物质的量。

解答：根据化学方程式3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，铜与硝酸铜的摩尔比为3:3，即1:1。由于生成了0.1摩尔硝酸铜，因此消耗的铜的物质的量也为0.1摩尔。根据摩尔比，消耗的硝酸的物质的量为：n(HNO3)=8×n(Cu)/3=8×0.1mol/3≈0.267mol。

4.例题：在一定条件下，铜与浓硝酸反应，生成硝酸铜和二氧化氮气体。如果10克铜与足量的浓硝酸反应，求生成的二氧化氮气体的质量。

解答：根据化学方程式Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，铜与二氧化氮的摩尔比为1:2。首先计算铜的物质的量：n(Cu)=m(Cu)/M(Cu)=10g/63.55g/mol≈0.157mol。由于摩尔比为1:2，因此生成的二氧化氮的物质的量为：n(NO2)=2×n(Cu)=2×0.157mol≈0.314mol。二氧化氮的摩尔质量为46g/mol，所以生成的二氧化氮质量为：m(NO2)=n(NO2)×M(NO2)=0.314mol×46g/mol≈14.39g。

5.例题：将10克铜片分别与足量的浓硝酸和稀硝酸反应，生成的气体体积比为1:3。求反应中稀硝酸的浓度。

解答：设浓硝酸与铜反应生成的气体体积为V，稀硝酸与铜反应生成的气体体积为3V。根据化学方程式，浓硝酸与铜反应生成二氧化氮，稀硝酸与铜反应生成一氧化氮。设浓硝酸与铜反应的物质的量为n1，稀硝酸与铜反应的物质的量为n2，则有：

n1×22.4L/mol=V

n2×22.4L/mol=3V

根据铜的质量和摩尔质量，可以得到n1和n2的关系：

n1=m(Cu)/M(Cu)=10g/63.55g/mol≈0.157mol

由于摩尔比为1:2，稀硝酸与铜反应的物质的量为：

n2=2×n1=2×0.157mol≈0.314mol

稀硝酸的浓度为：

C(HNO3)=n2/V=(0.314mol/3V)×22.4L/mol=2.28M板书设计①知识点：

-铜与硝酸反应

-反应方程式

-实验现象

-生成物

②重点词句：

①Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

②Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

③实验现象：铜片溶解，溶液变蓝，产生红棕色气体（NO2），或无色气体（NO）

④生成物：硝酸铜、二氧化氮（或一氧化氮）、水

③